JPH0244648A - ペースト式鉛電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉛蓄電池用ペースト式鉛電極に関するもので
ある。

従来の技術 ・　ペースト式鉛電池は、蓄電池のなかで最も低廉で比
較的高性能であり、自動車をはじめ各種ボータプル機器
などに広く使われている。

ペースト式鉛電極は、通常、鉛粉化合物に水、希硫酸な
どを加えて練合し、得られた鉛ペーストを船台金製の支
持体に練塗して充填し、熟成、乾燥工程を経て得られる
。この場合加える水の量や硫酸の濃度によってペースト
式電極の強度に差が生じ、軟ペーストによる電極は、利
用率が大で高放電特性の点で優れているが、充放電サイ
クル寿命は良くない、一方の硬ペーストの場合ではその
逆で利用率や高放電特性の点では劣るが、充放電サイク
ル寿命は良くなる。したがって、前者は主に自動車用に
、後者は据置用やポータプル機器用などに使われている
。

しかし、いずれにしても寿命については、これも蓄電池
として広く使われてニッケルーカドミウム電池に比べる
とかなり劣る。そこで寿命を改良するためにペースト中
への添加剤が試みられている。たとえば、無機質ではケ
イそう土、アルミナ、硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウ
ムなどであり、有機質としてはポリエチレン、ポリスチ
ロール、ポリ塩化ビニル、フッソ樹脂などの結着剤があ
げられる。

発明が解決しようとする課題 ペースト式鉛電極の長寿命化のために検討されてきた結
着剤には、他の電極と同様に少量の添加で強い結着強度
を有すること、化学的に安定であること、電池反応を阻
害しないことなどが要求される。しかし、従来の結着剤
を用いた電極は、結着剤が少量では充放電の繰返しによ
って膨潤さらには活物質の脱落等を生じ、′ＦＩｉ極の
性能低下が認められ、多量に用いると長期間使用の安定
性は向上するが、本来の電池反応を阻害することによる
容量低下が認められる。したがって、使用する結着剤の
改善によって長期間にわたって安定に、優れた電池性能
を得ることが１つのアプローチの方法として重要である
。　これまでの結着剤ではこのように優れた性能で長寿
命を有するものがなく、本発明は、従って高性能で長寿
命のペースト式鉛電極を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、熱可塑性エラストマーを結着剤として用いる
ことを特徴とするペースト式鉛電極である。熱可塑性エ
ラストマーとしては、スチレン系共重す体、特にスチレ
ン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（５ＲＢ
Ｓ　）であることが好ましい。その添加量としては、鉛
活物質に対し１〜２０重僅％であることが好ましい。な
お、熱可塑性エラストマーとフッソ樹脂などの他の樹脂
を併用した結着剤も有効である。

作用 ペースト式鉛電極は、充放電により活物質が膨張°、収
縮する。この体積変化をうまく緩和して電極としての機
能を向上させるために弾性の著しい熱可塑性エラストマ
ーを結着剤として用いることが効果的であることが明ら
かになった。すなわち熱可塑性エラストマーを結着剤と
して用いるとこのような条件下でも少量の添加で長期間
安定に性能が保たれることが明らかになった。これまで
のポリエチレン、ポリスチロール、ポリ塩化ビニルそれ
にフッソ樹脂などの結着剤では一応の効果はあったが、
優れた性能を有するものがなかった。

また熱可塑性エラストマーとしては種々の材料が知られ
ているが、スチレン−ブタジェン共重合体（ＳＢＳ）、
スチレン−イソプレン共重合体（ＳＩＳ）などのスチレ
ン系共重合体、特にスチレン−エチレン−ブタジエン−
スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）であることにより優れた
特性を長期にわたって発押できることがわかった。

実施例 以下、本発明をペースト式鉛正極に適用した場合を実施
例として述べる。

鉛粉化合物１ｋｇに対して比重１．４の硫酸７０ｍ１．
水１４０ｍ１それに市販のラテックス溶液状の熱可塑性
エラストマーであるスチレン−ブタジェン共重合体（Ｓ
ＢＳ）、スチレン−イソプレン共重合体（ＳＩＳ）スチ
レン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＥ
ＢＳ）をそれぞれ混合し練合してペースト化した。これ
を幅１１０ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの鉛
合金製格子体に充填し、熟成後１３０　’Ｃで乾燥を行
い、乾燥後のペースト重量が約５０ｇの未化成正極を得
る。この際に熱可塑性エラストマーの添加量は鉛活物質
に対しそれぞれ１，３．５．１０．２０重量％になるよ
うに調整した。この電極をこれまでの結着剤を用いた電
極と性能の比較を行なった。　すなわち、このようにし
て得られた正極６枚と公知の負極８枚とを、ガラスマッ
ト付きバルブ系セパレータを用いて電池を構成し、化成
した。電解液としては、化成終了後に比重が１゜２６に
なるように硫酸の濃度を調整した。なお、特性について
は、熱可塑性エラストマーとして最も優れた容量維持率
を示したスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共
重合体（ＳＲＢＳ）を用いた電池の結果を例として示す
。結着剤の添加量にしたがってそれぞれ電池Ａ−１、Ａ
−３、Ａ−５、Ａ−１０、Ａ−２０とする。比較のため
に、ポリエチレンおよびフッソ樹脂を結着剤として用い
た電池をそれぞれＢ−１〜Ｂ−２０、Ｃ−１〜Ｃ−２０
として加えた。

通常の充放電の条件としては、充電は、室温Ｏ６ＩＣ（
１０時間率）で１３０％まで、放電は３０℃で０．２Ｃ
（５時間率）、放電深度６０％とした。

そして、２５サイクルごとに終止電圧１．７Ｖまでの放
電を行ない容量の確認を行なった。この条件で充放電サ
イクルを繰り返した。

初期容量はＡ−１〜Ａ−５のように比較的結着剤の少な
い領域では２４〜２６Ａｈであり、Ｂ、Ｃの電池も同様
の傾向を示した。Ａ−１０、Ｂ　−１０、では２０〜２
２Ａｈ、Ｃ−１０では１９Ａｈ％Ａ−２０、Ｂ−２０、
では、さらに減少して１６〜１８Ａｈ、Ｃ−２０では１
５Ａｈであった。

以下これら初期の容量を１００として充放電サイクルに
よる容量維持率を次長に示す。

（以下余白） 各電池のサイクルと容量維持率（％） こ分結果から、これまでの結着剤による電池ＢおよびＣ
では、添加量が少ないと容量低下が大きく、結着剤の量
が多いと初期の放電容量が少ないので問題である。これ
に対して熱可塑性エラストマーであるスチレン−エチレ
ン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＲＢＳ）を用い
た電池はこれらの中で最も優れた性能ｔ！：４００サイ
クル程度の試験範囲内では長期間安定して維持している
、その他のスチレン−ブタジェン共重合体（ＳＢＳ　’
）、スチレン−イソプレン共重合体（ＳＩＳ）ではやや
劣るが、それでも電池ＢやＣより優れていた。

また、これまでの結着剤による電極の多くは、添加量が
少ないとペースト式鉛電極から脱落が見られ、逆に結着
剤量が多いと放電容量が少ないことが確認できた。これ
に対して熱可塑性エラストマーであるスチレン−ブタジ
ェン共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン共重合
体（ＳＩＳ）スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレ
ン共重合体（ＳＥＢＳ）を用いた電極はこれらの中で最
も優れた性能を４００サイクル程度の試験範囲内では長
期間安定して維持しており、その中でもスチレン−エチ
レン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）を用
いた電極は特に優れていた。

なお、上記実施例では支持体として格子を用いた例を示
したが　エキスバンドメタルや金属繊維などを用いた場
合にも有効である。また、結着剤の添加量については、
１〜２０重量％程度までの添加が有効であるが初期容量
を勘案すると３〜１０％程度が好ましい。また、本実施
例では熱可塑性エラストマーとしてラテックス状の溶液
を用いたが、粉末を用いて後で加熱により溶融させても
良い。

発明の効果 以上のように本発明のペースト式鉛電極は、結着剤とし
て熱可塑性エラストマー、特にスチレン系共重合体、好
ましくはスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共
重合体（５ＲＢＳ　）を用いるものであり、これにより
優れた性能を長期間安定に発揮することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱可塑性エラストマーを結着剤として用いること
   を特徴とするペースト式鉛電極。（２）熱可塑性エラス
   トマーがスチレン系共重合体であり、好ましくはスチレ
   ン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＥＢ
   Ｓ）であることを特徴とする請求項１記載のペースト式
   鉛電極。 （３）電極中の熱可塑性エラストマーの含有量が鉛活物
   質に対して１〜２０重量％である請求項１記載のペース
   ト式鉛電極。